Abstract
In vivo effects of leucine on skeletal muscle protein synthesis in fed and I-day food deprived young rats were examined. Animals assigned to leucine group were given a single i.p. injection of 80 or 160flmoles of leucine while control group animals were saline sham injected. The rate of protein synthesis was measured by the amount of $^{14}\textrm{C} incorporated into muscle protein after a single injection of $^{14}\textrm{C}-tyrosine, IO$\mu$ Ci/l00g B.W. Examined muscles were two different types of hind limb muscles. the oxidative solues and the glycolytic EDL and plantaris. Administered leucine elevated the concentration of free leucine in soleus muscles by 4-6.8 times the normal level. A massive dose of leucine, 160 flmoles, stimulated protein synthesis in the EDL and plantaris by 24 %, 29 % respectively of straved rats. The soleus of I-day food deprived rats and both types of muscles in fed rats did not respond to the injected leucine. The synthesis rate of the EDL and plantaris was supressed to one-half of the normal while the soleus that was not stimulated by leucine maintained a relatively normal rate, 78 %, of protein synthesis after I-day of food deprivation. Thus, in vivo stimulatory effect of leucine appears to be not a general phenomenon but to be related to the degree of catabolic condition developed by stress such as food deprivation. Although anabolic effects of leucine observed in this study was limited, any applicability of this special property of leucine to human subjects for the purpose of protein sparing in skeletal muscles remains to be examined.
Branched-chain 아미노산이인 leucine이 골격근육의 단백질 합성을 촉진하는 요소로 보고되어 왔다. 이러한 역할은 다른 아미노산도 나타낼 수 없는 특이한 것이나 생체로부터 분리된 근육(isolated muscle system)에서 라는 제한된 실험조건하에 얻어진 결과에 바탕하므로, 본 연구는 생체내에서 leucine이 단백질의 생합성에 미치는 영향을 조사하고자 시도되었다. 실험동물은 정상으로 먹이를 먹인 또는 하루 굶게된 주로 leucine군과 비교군으로 나누었다. Leucine군은 80 또는 $160\mu\textrm{moles}$의 leucine을 복강으로 한번 주사하여 주입받았고 비교군에는 생리적 식염수를 같은 방법으로 주입했다. 단백질 합성속도는 $^{14}\textrm{C}-tyrosine을 주사한 후 근육의 단백질에 혼입된 $^{14}\textrm{C}의 량으로 측정하였다. 본 연구에 이용된 근육은 두가지 형태의 뒷다리 근육 즉 oxidative형 soleus와 glycolytic형 extensor digitorium longus(EDL)와 plataris근육이었다. 만 하루 굶게된 뒤의 EDL과 plantaris 근육은 $160\mu\textrm{moles}$의 leucine에 의해 단백질 합성 속도가 24%, 29% 씩 각각 상승했다. 하루 굶게된 쥐의 soleus근육과 정상으로 먹인 쥐의 어느 근육도 첨가된 leucine에 대해 반응을 보이지 않았다. Leucine에 의해 단백질 합성 속도가 상승된 근육은 굶게되므로 합성속도가 정상군의 54%로 떨어졌고 soleus근육은 정상군의 78%에 상당한 단백질 합성 능력을 가지고 있었다. 따라서 생체로부터 분리된 근육에서 동물의 영양상태나 홀몬 분비의 정상여부에 관계없이 leucin이 단백질 생합성 속도를 상승시키는 현상은 생체내에서 재현되지 않았다. 본 연구결과는 식이 제한등으로 인한 스트레스에 민감하게 반응하여 근육내 생성 활동이 저하된 특수한 상태에서만 leucine은 골격근육의 질소 보유능력을 상승시키리라는 것을 시사한다.
